(57)【要約】【課題】  補助レンズの位置ずれによる収差を除去することができ、被検レンズの光学性能をより精度高く測定する。【解決手段】  基準平面板によって反射された参照光と、基準平面板を透過した後に、補助レンズにより有限光とされ、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び被検レンズ、補助レンズ及び基準平面板を透過した被検光と、によって得られる干渉縞を観察することによって被検レンズの光学性能を測定する干渉計測方法であって、被検レンズが配置される位置に、被検レンズに代えて、被検レンズと同一の曲率を有する金属鏡を配置した状態において、上記干渉縞がワンカラーとなるように、被検レンズの位置を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準平面板によって反射された参照光と、前記基準平面板を透過した後に、補助レンズにより有限光とされ、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び前記被検レンズ、補助レンズ及び前記基準平面板を透過した被検光と、によって得られる干渉縞を観察することによって前記被検レンズの光学性能を測定する干渉計測方法であって、
前記被検レンズが配置される位置に、前記被検レンズに代えて、前記被検レンズと同一の曲率を有する金属鏡を配置した状態において、上記干渉縞がワンカラーとなるように、前記補助レンズの位置を調整することを特徴とする干渉計測方法。
【請求項２】
前記補助レンズは凹レンズである請求項１記載の干渉計測方法。
【請求項３】
前記補助レンズは凸レンズである請求項１記載の干渉計測方法。
【請求項４】
基準平面板によって反射された参照光と、前記基準平面板を透過した後に、補助レンズにより有限光とされ、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び前記被検レンズ、補助レンズ及び前記基準平面板を透過した被検光と、によって得られる干渉縞を観察することによって前記被検レンズの光学性能を測定する干渉計測装置の調整方法であって、
前記被検レンズが配置される位置に、前記被検レンズに代えて、前記被検レンズと同一の曲率を有する金属鏡を配置した状態において、上記干渉縞がワンカラーとなるように、前記補助レンズを移動させることにより前記被検レンズの位置を調整することを特徴とする干渉計測装置の調整方法。
【請求項５】
前記補助レンズは凹レンズである請求項４記載の干渉計測装置の調整方法。
【請求項６】
前記補助レンズは凸レンズである請求項４記載の干渉計測装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計測によって被検レンズの光学性能を測定する干渉計測方法及びこれに用いる干渉装置の調整方法に関し、とくに被検レンズに有限光を入射させてその光学性能を測定する干渉計測方法及び干渉計測装置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、球面を有する被検レンズの光学性能を測定するために、既存の干渉計の測定光の光路上に、被検レンズの球面と同一の曲率を備えた球面を有する球面原器を配置した装置を用いていた。この装置では、球面原器を配置することにより、被検レンズに対して所定の球面波を入射させることができる。
【特許文献１】特許第３１４０４９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の装置においては、測定対象を、異なる曲率を有する曲面を備えた被検レンズに切り替える場合に、球面原器と被測定レンズとの相対位置を変更したり、切り替え後の被検レンズの曲率と同一の曲率を有する球面原器に交換する必要があった。被検レンズの切り替え時にはこれらの作業を要するため、作業効率が低下せざるを得ず、とくに、球面原器と被測定レンズとの相対位置を変更する場合は、被検レンズが備える曲率を正確に実現できず、被検レンズの光学性能を正確に測定できていないおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の干渉計測方法は、基準平面板によって反射された参照光と、基準平面板を透過した後に、補助レンズにより有限光とされ、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び被検レンズ、補助レンズ及び基準平面板を透過した被検光と、によって得られる干渉縞を観察することによって被検レンズの光学性能を測定する干渉計測方法であって、被検レンズが配置される位置に、被検レンズに代えて、被検レンズと同一の曲率を有する金属鏡を配置した状態において、上記干渉縞がワンカラーとなるように、補助レンズの位置を調整することを特徴としている。
【０００５】
本発明の干渉計測装置の調整方法は、基準平面板によって反射された参照光と、基準平面板を透過した後に、補助レンズにより有限光とされ、所定位置に配置した被検レンズを透過し凹面鏡によって折り返され、再び被検レンズ、補助レンズ及び基準平面板を透過した被検光と、によって得られる干渉縞を観察することによって被検レンズの光学性能を測定する干渉計測装置の調整方法であって、被検レンズが配置される位置に、被検レンズに代えて、被検レンズと同一の曲率を有する金属鏡を配置した状態において、上記干渉縞がワンカラーとなるように、補助レンズを移動させることにより被検レンズの位置を調整することを特徴としている。
【０００６】
上記補助レンズとしては凹レンズ又は凸レンズを用いることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、補助レンズの交換のみで曲率の異なる被検レンズに対応することができるため、作業効率が高く、正確に被検レンズの光学性能を測定することができる。さらに、補助レンズの配置位置を正確に設定することができるため、被検レンズと補助レンズの位置ずれによる収差を除去することができ、被検レンズの光学性能をより精度高く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態は、本発明に係る干渉計測装置の補助レンズとして凹レンズを用いた例である。この干渉計測装置は、半導体レーザ（光源）１０、基準平面板５６、凹面鏡５９、及びＣＣＤ（固体撮像素子）４０を有する。
【０００９】
図１及び図２に示すように、半導体レーザ１０はＬＤドライバ１１によって駆動され、以下に述べる光学系を介して被検レンズ８０に対して所定のレーザ光を射出する。半導体レーザ１０から出射するレーザ光の進行方向には、半導体レーザ１０側から順に集光レンズ５０、ピンホール５１、及びハーフミラー５２が配置されている。半導体レーザ１０から出射したレーザ光は集光レンズ５０によりピンホール５１へ集光される。ピンホール５１を通過した光は、その光路に対して４５度傾けて配置されたハーフミラー５２により進行方向が９０度曲げられる。
【００１０】
ハーフミラー５２により反射された光の光路上には、ハーフミラー５２側から順にコリメータレンズ５３及び基準平面板５６、カバーガラス５８、及び凹面鏡（反射基準凹面鏡）５９が配置される。ハーフミラー５２で反射された光はコリメータレンズ５３により平行光化され、この平行光の光路上であって、カバーガラス５８の手前の所定位置に配置したステージ８１上に被検レンズ８０が載置される。なお、ステージ８１は被検レンズ８０に入射する光の進行を妨げないように配置されている。
【００１１】
基準平面板５６は、表面を高精度に研磨された平面ガラス板であって、コリメータレンズ５３から遠い面に参照面５６ａが設けられている。参照面５６ａは基準平面板５６に入射した光の一部を透過し、残りを反射する性質を有している。この性質を利用して、参照面５６ａにより反射した光と、参照面５６ａを透過した後に被検レンズ８０を透過した光との干渉縞を得ることが可能となる。
【００１２】
参照面５６ａにより反射した光（参照光）は、コリメータレンズ５３を経て、ハーフミラー５２を透過する。ハーフミラー５２を透過した光は、その光路上に配置されたピンホール５７を通ってＣＣＤ４０上に結像する。一方、参照面５６ａを透過した光（被検光）は、被検レンズ８０及びカバーガラス５８を透過した後に凹面鏡５９に入射する。コリメータレンズ５３の光軸上に焦点を有する凹面鏡５９で反射された光は入射光と同じ光路をたどって基準平面板５６を再び透過した後、参照面５６ａで反射された光と同じ光路をたどりＣＣＤ４０上に結像する。よって、ＣＣＤ４０上では、被検レンズ８０を透過した光と参照面５６ａにより反射した光とによる干渉縞が生成される。この干渉縞はＣＣＤ４０で電気信号に変換され、これに接続されたイメージスキャナ３２において画像化され、コンピュータ３３に入力され、後述する処理がなされる。
【００１３】
基準平面板５６と被検レンズ８０の間には、基準平面板５６を透過して被検レンズ８０に向かう光の光路方向、及びこの光路方向に垂直な面内において、駆動部７２（例えばエアシリンダ）により移動可能とされた把持部７１が備えられている。この把持部７１は、その上面に凹レンズ（補助レンズ）７０を保持した状態で、基準平面板５６を透過して被検レンズ８０に向かう光の光路方向に移動可能であるとともに、その光路上の所定の測定位置（図１）と、光路外のレンズ交換位置（図２）とを含む被検光の光路方向に垂直な面内を移動可能とされている。凹レンズ７０が配置される測定位置は、凹レンズ７０の前側焦点位置Ｂが図３に示す被検レンズ８０の前側焦点位置Ａに一致する位置となっている。凹レンズ７０を測定位置に配した状態では、基準平面板５６を透過した光は、凹レンズ７０により、図３に示すのと同じ前側焦点位置Ａを有する有限光としての球面波となって被検レンズ８０へ入射する。
【００１４】
本実施形態の干渉計測装置では、その調整のために金属鏡１００が用意されている。この金属鏡１００は、干渉計測装置の調整時に、被検レンズ８０に代えてステージ８１上に載置される。金属鏡１００は、被検レンズ８０と同一の曲率を有する鏡面を備えており、その鏡面による反射光は被検レンズ８０の前側焦点位置Ａに焦点を結ぶ。すなわち、金属鏡１００の曲率中心Ｃが前側焦点位置Ａと一致している。
【００１５】
以上の構成の干渉計測装置においては、以下のように被検レンズ８０の光学性能を測定する。
まず、半導体レーザ１０から測定光と同一特性の光を出射して、凹レンズ７０の位置の調整を行う。この調整にあたっては、図４に示すように、金属鏡１００をステージ８１上に、凹レンズ７０を保持した把持部７１を、凹レンズ７０及び被検レンズ８０の設計値データに基づいた測定位置に、それぞれ配置する。
【００１６】
半導体レーザ１０からの出射光のうち、集光レンズ５０、ピンホール５１を経てハーフミラー５２で９０度曲げられ、コリメータレンズ５３、を経て基準平面板５６を透過した光（被検光）は、凹レンズ７０により所定の有限光として金属鏡１００に入射する。金属鏡１００での反射光は、入射光と同じ経路をたどって、凹レンズ７０により平行光となって、基準平面板５６を透過する。その後、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５２、ピンホール５７を経てＣＣＤ４０上に結像する。
【００１７】
一方、半導体レーザ１０からの出射光のうち参照面５６ａで反射された光（参照光）は、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５２を経てＣＣＤ４０上に結像する。
【００１８】
以上より、ＣＣＤ４０においては、基準平面板５６を透過して金属鏡１００で反射された光と、参照面５６ａで反射された光とが入射しているため、これらの光による干渉縞を得ることができる。
【００１９】
この干渉縞は凹レンズ７０の前側焦点位置Ｂと金属鏡１００の曲率中心Ｃとのずれの情報を含んでいる。すなわち、前側焦点位置Ｂと曲率中心Ｃとが被検光の光路方向にずれている場合は、干渉縞は複数色の同心円となる（図５）。一方、凹レンズ７０の前側焦点位置Ｂと金属鏡１００の曲率中心Ｃとが、被検光の光路方向に垂直な面内でずれている場合は、複数色の平行なラインとなる（図６）。これらに対して、前側焦点位置Ｂと曲率中心Ｃとが一致している場合は、干渉縞はワンカラー（単色無模様）となる（図７）。なお、図５〜図７は、説明の便宜上、干渉縞が表示される円形の視野枠１１０と、その周囲において干渉縞が表示されない矩形の表示枠１１１を同時に示している。
【００２０】
そこで、干渉縞がワンカラーとなっていない場合は、駆動部７２を動作させて把持部７１を被検光の光路方向及び／又はこれに垂直な面内で移動させることにより、凹レンズ７０の位置を調整する。干渉縞がワンカラーとなったところで駆動部７２の動作を停止して凹レンズ７０の位置調整を終了する。このように干渉縞を利用して凹レンズ７０の位置調整を行うことにより、凹レンズ７０を波長オーダーで位置合わせすることができる。よって、凹レンズ７０の位置ずれによる収差を除去することができ、被検レンズ８０の光学性能をより精度高く測定することができる。なお、凹レンズ７０の位置調整は、操作者が駆動部７２を操作してもよいが、ＣＣＤ４０で得られた干渉縞の情報をコンピュータ３３で解析し、その結果に応じてコンピュータ３３から駆動部７２に対して、把持部７１の移動方向及び移動量を指示する信号を出力することによって自動的に行うこともできる。
【００２１】
つづいて、被検レンズ８０の光学性能の測定を行う。この測定にあたっては、位置の調整を終えた凹レンズ７０の位置を保持した状態で、図４に示すように被検レンズ８０を金属鏡１００上に配置した後、半導体レーザ１０から測定光を出射する。半導体レーザ１０からの出射光のうち、集光レンズ５０、ピンホール５１を経てハーフミラー５２で９０度曲げられ、コリメータレンズ５３、を経て基準平面板５６を透過した光は、凹レンズ７０により所定の有限光として被検レンズ８０に入射し、被検レンズ８０を透過した後に凹面鏡５９によって折り返される。この光は再び被検レンズ８０を透過した後に、凹レンズ７０により平行光となって、基準平面板５６を透過する。その後、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５２、ピンホール５７を経てＣＣＤ４０上に結像する。
【００２２】
一方、半導体レーザ１０からの出射光のうち参照面５６ａで反射された光は、コリメータレンズ５３、ハーフミラー５２を経てＣＣＤ４０上に結像する。
【００２３】
したがって、ＣＣＤ４０においては、被検レンズ８０を透過した光と、参照面５６ａで反射された光とが入射しているため、これらの光による干渉縞を得ることができる。この干渉縞は、ＣＣＤ４０で電気信号に変換されて出力され、イメージスキャナ３２で画像化され、コンピュータ３３において周知の算出方法によって被検レンズ８０の光学性能（例えば、波面収差、球面収差、偏心コマ収差）が算出される。
【００２４】
以上のように、非測定時に凹レンズ７０を図２に示すレンズ交換位置に移動させて交換することができる。よって、曲率の異なる被検レンズの測定をする場合は、凹レンズ７０を交換位置に移動させて、新たに測定する被検レンズの曲率に合った曲率を有する凹レンズに交換するだけで対応することができる。このため、作業効率が高く、かつ、より正確に被検レンズの光学性能を測定することのできる干渉計測装置及び干渉計側方法を提供することができる。
【００２５】
さらに、干渉縞をワンカラーとすることにより補助レンズの配置位置を正確に設定することができるため、補助レンズの位置ずれによる収差を除去することができ、被検レンズの光学性能をより精度高く測定することができる。
【００２６】
＜第２実施形態＞
つづいて、本発明の第２実施形態について説明する。図８に示す第２実施形態においては、第１実施形態の凹レンズ７０に代えて凸レンズ（補助レンズ）９０を用いた点が第１実施形態と異なる。凸レンズ９０は、基準平面板５６を透過して被検レンズ８０に向かう光の光路方向、及びこの光路方向に垂直な面内において、駆動部９２（例えばエアシリンダ）により移動可能とされた把持部９１に保持されている。この把持部９１は、その上面に凸レンズ（補助レンズ）９０を保持した状態で、基準平面板５６を透過して被検レンズ８０に向かう光の光路方向に移動可能であるとともに、その光路上の所定の測定位置（図８の実線）と、光路外のレンズ交換位置（図８の点線）とを含む被検光の光路方向に垂直な面内を移動可能とされている。
【００２７】
凸レンズ９０の位置の調整は、図９に示すように、金属鏡１００をステージ８１上に、凸レンズ９０を保持した把持部９１を、凸レンズ９０及び被検レンズ８０の設計値データに基づいた測定位置に、それぞれ配置した状態で、半導体レーザ１０から測定光と同一特性の光を出射して行う。ＣＣＤ４０で得られた干渉縞がワンカラーでない場合は、駆動部９２を動作させて凸レンズ９０の位置を調整することにより、ＣＣＤ４０で得られる干渉縞をワンカラーとする。これにより、凸レンズ９０の後側焦点位置Ｄを図３の被検レンズ８０の前側焦点位置Ａに一致させることができる。このように干渉縞を利用して凸レンズ９０の位置調整を行うことにより、凸レンズ９０を波長オーダーで位置合わせすることができる。よって、凸レンズ９０の位置ずれによる収差を除去することができ、被検レンズ８０の光学性能をより精度高く測定することができる。
なお、その他の作用、効果、変形例は第１実施形態と同様である。
【００２８】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る干渉計測装置であって、凹レンズが測定位置にあるときの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る干渉計測装置であって、凹レンズがレンズ交換位置にあるときの構成を示す図である。
【図３】被検レンズの焦点位置Ａを示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態において凹レンズの位置調整を行うときに被検レンズに代えて金属鏡を配置した構成を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態において凹レンズの位置が被検光の光軸方向にずれている場合の干渉縞を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態において凹レンズの位置が被検光の光軸方向に垂直な面内でずれている場合の干渉縞を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態において凹レンズが正しい位置に配置されてワンカラーとなった干渉縞を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る干渉計測装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態において凸レンズの位置調整を行うときに被検レンズに代えて金属鏡を配置した構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    半導体レーザ（光源）
４０    ＣＣＤ（固体撮像素子）
５６    基準平面板
５９    凹面鏡（反射基準凹面鏡）
７０    凹レンズ（補助レンズ）
７２    駆動部
８０    被検レンズ
８１    ステージ
９０    凸レンズ（補助レンズ）
９２    駆動部
Ａ      前側焦点位置
Ｂ      前側焦点位置
Ｃ      曲率中心
Ｄ      後側焦点位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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